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In-lake Neutralization of East German Lignite Pit Lakes: Technical History and New Approaches from LMBV

In-Lake-Neutralisierung der Restlöcher im ostdeutschen Braunkohlenbergbau: Technikgeschichte und neue Ansätze der LMBV

Neutralización dentro de los lagos de los hoyos de mina de lignito de Alemania Oriental: historia técnica y nuevos enfoques del LMBV

东德褐煤矿坑湖的湖内中和 : LMBV的技术发展史和新方法

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Mine Water and the Environment Aims and scope Submit manuscript

Abstract

The Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau Verwaltungsgesellschaft (LMBV), a state-owned company, is the responsible partner for remediation of East Germany’s lignite mining areas. This includes the obligation to create ecological and economically sustainable pit lakes. LMBV currently opts for in-lake treatment as the more reasonable alternative to classical discharge treatment in terms of environment and economics. LMBV has neutralized more than 20 highly acidic pit lakes and keep them in neutral conditions by regular follow up neutralization. Techniques especially adapted for the needs of East German pit lakes were developed. Of note has been the development and construction of the mobile treatment vessel “Klara”, which combines a high daily neutralization agent input with a high efficiency factor. Some whole lake experiments with in-lake treatment plants for buffering pit lakes with CO2 were also carried out. These techniques are quite costly, but under long term conditions, the buffering can be necessary to prevent re-acidification when the continuous addition of a neutralization agent is not possible, for instance under an ice cover.

Zusammenfassung

Die Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbauverwaltungsgesellschaft (LMBV) ist ein staatliches Unternehmen und der verantwortliche Partner für die Sanierung der ostdeutschen Braunkohlenreviere. Dazu gehört die Verpflichtung zur Schaffung ökologisch und ökonomisch nachhaltiger Restseen. Derzeit betrachtet die LMBV die In-Lake-Behandlung als die ökologisch und ökonomisch sinnvollere Alternative zur klassischen Auseitbehandlung. Die LMBV hat mehr als 20 stark saure Tagebau-Restlöcher neutralisiert und hält sie durch regelmäßige Nachneutralisation in einem neutralen Zustand. Es wurden Techniken entwickelt, die speziell auf die Bedürfnisse ostdeutscher Restlöcher abgestimmt sind. Hervorzuheben ist die Entwicklung und der Bau des mobilen Behandlungsschiffs „Klara“, das einen hohen täglichen Neutralisationsmitteleinsatz mit einem hohen Wirkungsgrad verbindet. Daneben wurden in einigen Restlöchern Pufferungsexperimente mit der In-Lake-Technologie und der Injektion von CO2 durchgeführt. Obwohl diese Techniken recht kostspielig sind, kann unter bestimmten Bedingungen eine Pufferung notwendig sein, um eine erneute Versauerung zu verhindern, wenn beispielsweise unter einer Eisdecke die kontinuierliche Zugabe eines Neutralisationsmittels nicht möglich ist.

Resumen

El Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau Verwaltungsgesellschaft (LMBV) es una empresa estatal que es socio responsable de la remediación de las áreas circundantes de la mina de lignito de Alemania Oriental. Esto incluye la obligación de crear zonas ecológica y económicamente sustentables en los lagos de hoyos de mina. Actualmente, el LMBV opta por el tratamiento in situ en los lagos, como la alternativa más razonable a los tratamientos clásicos de la descarga, en términos de medio ambiente y economía. El LMBV ha neutralizado más de 20 lagos mas ácidos y los mantiene en condiciones neutras por seguimiento y neutralización cuando es necesario. Se desarrollaron técnicas especialmente adaptadas a las necesidades de los lagos de Alemania Oriental. Un hecho a mencionar es el desarrollo y la construcción del tratamiento móvil "Klara", que combina un alto aporte diario de agente de neutralización con un alto factor de eficiencia. Algunos experimentos en lagos se realizaron con plantas de tratamiento para amortiguar el pH de los lagos utilizando CO2. Estas técnicas son bastante costosas, pero bajo condiciones a largo plazo, la amortiguación puede ser necesaria para evitar la re-acidificación cuando no es posible agregar un agente neutralizante en forma continua (como, por ejemplo, bajo una cubierta de hielo).

抽象

LMBV是一家负责东德褐煤矿区治理的国有企业。它负责的义务包括建立生态和经济可持续的矿坑湖。目前 , LMBV选择了湖内处理 , 作为比传统的排放处理更加环境和经济合理的方法。LMBV已经中和处理了20多个酸性矿坑湖 , 采用定期持续中和的技术使它们保持中性。开发出了适合东德矿坑湖需求的处理技术。值得关注的是 , LMBV开发和建造了将每日中和剂高投放量与高效处理要素相结合的移动式处理容器“Klara”。同时 , 完成了一些以CO2缓冲矿坑湖酸性的全湖湖内处理试验。虽然该技术费用高 , 但在某些无法继续添加中和剂的条件下 , 例如冰层以下 , 防止再酸化的缓冲处理就尤为必要了。

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Acknowledgements

This article is based on the results of intensive research and development work carried out by LMBV with the support of various scientific and engineering entities. We thank Uwe Grünewald (BTU), Walter Geller (UFZ), Holger Weiß (UFZ), Konrad Thürmer (BTU, IWSÖ), Winfried Uhlmann (IWB), Volker Preuß (BTU, IWSÖ), Michael Strzodka (GMB), Christian Koch (GFI), Martin Gast (LUG), Ina Hildebrandt (BGD), Kai-Uwe Ulrich (BGD), Olaf Wehner (eta AG), Horst Märten (UIT), and our colleagues of LMBV. We thank the editorial team of “Mine Water and the Environment” for their critical input and improvement of the paper.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau Verwaltungsgesellschaft mbH (LMBV), Knappenstr.1, 01968, Senftenberg, Germany

    Friedrich-Carl Benthaus & Oliver Totsche

  2. GFI Grundwasser-Consulting-Institut GmbH Dresden, Meraner Str. 10, 01217, Dresden, Germany

    Ludwig Luckner

Authors
  1. Friedrich-Carl Benthaus
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  2. Oliver Totsche
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  3. Ludwig Luckner
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Corresponding author

Correspondence to Oliver Totsche.

Additional information

This paper is an extended version of an IMWA conference paper (Totsche et al. 2018) based on an online LMBV document about in-lake neutralization (Luckner and Totsche 2017).

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Benthaus, FC., Totsche, O. & Luckner, L. In-lake Neutralization of East German Lignite Pit Lakes: Technical History and New Approaches from LMBV. Mine Water Environ 39, 603–617 (2020). https://doi.org/10.1007/s10230-020-00707-5

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/s10230-020-00707-5

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